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第一章 电磁理论的回顾 1

1.1引言 1

1.2麦克斯韦方程 1

目录 1

1.3波动方程 3

1.4麦克斯韦方程的代数形式 4

1.5测不准关系 5

1.6电磁波束的发散 7

1.7相干的电磁辐射 9

1.8相干效应的例子 15

2.1光线矩阵 21

第二章 光学系统中的光线跟踪 21

2.0引言 21

2.2一些常见的光线矩阵 23

2.3光线跟踪的应用——光学谐振腔 25

2.4稳定性——稳定性图 29

2.5非稳定区 31

2.6稳定谐振腔中的光线跟踪的例子 31

2.7重复光路 35

2.8初始条件——稳定腔 35

2.9初始条件——非稳定腔 36

2.10象散现象 37

2.11连续透镜状介质 39

2.11.1光线在非均匀介质中的传播 41

2.11.2连续透镜的光线矩阵 42

2.12用透镜对波进行转换 44

第三章 高斯光束 50

3.1引言 50

3.2预备知识——TEM波 50

3.3最低阶模—TEM0,0模 53

3.4TEM0,0模的物理描述 57

3.4.2纵向相位因子 59

3.4.3径向相位因子 59

3.5高阶模 61

3.6高阶模的发散——空间相干 63

3.4.1场振幅 67

第四章 连续介质中的高斯光束 67

4.1引言 67

4.2介质板波导 67

4.3高斯光束的ABCD定律 70

4.4纤维光学波导——近似分析 74

4.5纤维光学波导——精确分析 76

4.8高阶TEM模 79

4.7光纤中的色散 81

5.0引言 87

5.1简单稳定谐振腔中的高斯光束 87

第五章 光学谐振腔 87

5.2ABCD定律在谐振腔中的应用 90

5.3稳定谐振腔中的模体积 95

5.4不稳定谐振腔 97

5.5不稳定共焦谐振腔 104

第六章 振荡的光学谐振腔 111

6.0谐振腔的一般概念 111

6.1振荡 111

6.2频率选择——谐振腔Q值，精细度 113

8.3光子寿命 118

6.4厄米－高斯模的振荡 120

6.5？射损耗 121

第七章 原子辐射 129

7.1引言和预备知识 129

7.2黑体辐射理论 130

7.3爱因斯坦系数A和B 134

7.3.1辐射过程的定义 134

7.3.2系数之间的关系 136

7.4速率方程的引入——寿命加长 138

7.5线型 142

7.5.1均匀加宽 142

7.5.2非均匀加宽 147

7.6单色波跃迁速率 150

7.5.3线型的一般评述 150

7.7原子系统的放大作用 151

7.8小结 155

第八章 激光的振荡和放大 159

8.1引言——振荡的阈值条件 159

8.2均匀加宽跃迁中的激光振荡和放大 160

8.3均匀加宽跃迁中的增益饱和 164

8.4非均匀加宽跃迁中的激光振荡——物理描述 171

8.5多模振荡 175

8.6非均匀加宽跃迁中的增益饱和——数学分析 176

8.7放大的自发发射 180

8.8激光振荡——各种观点 185

9.1引言——量子效率 194

第九章 激光器的一般特性 194

9.2连续激光器的功率 195

9.2.1简化分析 196

9.2.2功率输出——精确分析 198

9.3瞬态效应 201

9.3.1Q开关，Q突变或巨脉冲性能 202

9.3.2增益开关 213

9.3.3放大器中的脉冲传播 217

9.4多模效应——锁模 223

9.4.1简化分析 225

9.4.2锁模的正规分析 227

9.4.3场的空间变化 230

9.5分布反馈 232

9.6.1材料色散 244

9.6色散效应 244

9.6.2反常色散 246

第十章 激光器的激励 255

10.0引言 255

10.1三能级和四能级激光器 256

10.2光泵浦 258

10.2.1概述 258

10.2.2红宝石激光器 258

10.2.3钕玻璃激光器 264

10.3染料激光器 267

10.4.1概述 272

10.4气体放电激光器 272

10.4.2氦氖激光器 273

10.4.3离子激光器 282

10.4.4CO2激光器 284

10.5化学激光器 291

10.5.1预备知识 291

10.5.2氟化氢化学激光器 292

10.6半导体激光器 293

10.6.1序言 293

10.6.2半导体术语的回顾 294

10.6.3半导体中的光放大 298

10.6.4半导体激光器中的载流子注入——同质结 301

10.6.5异质结激光器 304

第十一章 气体放电现象 311

11.1引言 311

11.2终端特性 313

11.3空间特性 314

11.4电子气 316

11.4.0基本情况 316

11.4.1“平均”或“典型”电子 316

11.4.2电子分布函数 326

11.4.3速率的计算 328

11.4.4通量的计算 330

11.5电离平衡 331

11.6CO2激光器气体放电激励的例子 334

11.6.1一般介绍 334

11.6.2实验细节和结果 334

11.6.3理论计算 336

11.6.4实验和理论之间的关系 339

11.6.5激光能级激发 344

11.7电子束维持工作 346

第十二章 跃迁速率 353

12.1引言 353

12.2原子的经典模型 353

12.2.1天线问题 353

12.2.2“束缚”电子 354

12.2.3“受激”振子 355

12.2.4色散 359

12.3原子和经典场相互作用的量子观点 361

12.3.1一般公式 362

12.3.2波函数的扰动 363

12.4爱因斯坦系数的推导 366

12.5强信号理论——更精确的分析 370

13.2原子符号 376

13.2.1能级 376

13.1引言 376

第十三章 普通激光光谱学 376

13.2.2跃迁——选择定则 377

13.3分子结构——双原子分子 379

13.3.1初步评论 379

13.3.2转动结构和跃迁 381

13.3.3转动态粒子数的热分布 381

13.3.4振动结构 383

13.3.5振动－转动跃迁 384

13.3.6P和R支上的相对增益——部分和全部反转 385

13.3.7气动激光器 387

13.4分子中的电子态 390

13.4.1符号表示法 390

13.4.3氮分子激光器 391

13.4.2夫兰克－康登原理 391

13.4.4惰性气体－卤化物激光器 393

第十四章 光辐射的探测 397

14.1引言 397

14.2量子探测器 397

14.2.1真空光电二极管 398

14.2.2光电倍增管 400

14.3固体量子探测器 401

14.3.1光电导体 401

14.3.2结型光电二极管 404

14.3.3p-i-n二极管 407

14.4噪声的研究 409

14.3.4雪崩光电二极管 409

14.5噪声的数学处理 412

14.6噪声源 416

14.6.1散粒噪声 417

14.6.2热噪声 419

14.6.3视频放大器的噪声系数 421

14.6.4背景辐射 422

14.7探测系统的极限 423

14.7.1光子的视频探测 423

14.7.2外差系统 429

附录Ⅰ “细致平衡”或“微观可逆性” 436

附录Ⅱ 克喇末－克朗尼格关系 441